什么是逆变,逆变电路,有源逆变电路

什么是逆变
  逆变（invertion）——把直流电转变成交流电，整流的逆过程。如电力机车下坡行驶，机车的位能转变为电能，反送到交流电网中去。
逆变电路——把直流电逆变成交流电的电路
有源逆变电路——交流侧和电网连结。如直流可逆调速系统、交流绕线转子异步电动机串级调速以及高压直流输电等。对于可控整流电路，满足一定条件就可工作于有源逆变，其电路形式未变，只是电路工作条件转变。既工作在整流状态又工作在逆变状态，称为变流电路。
无源逆变——变流电路的交流侧不与电网联接，而直接接到负载。

  
  图2-33 直流发电机—电动机之间电能的流转
  a） 两电动势同极性EG >EM b）两电动势同极性EM >EG c）两电动势反极性，形成短路
  
  图2-34 单相全波电路的整流和逆变
a、直流发电机—电动机系统电能的流转
图2-33a M电动，EG>EM，电流Id从G流向M，M吸收电功率；图2-33b 回馈制动状态，M作发电运转，此时，EM>EG，电流反向，从M流向G，故M输出电功率，G则吸收电功率，M轴上输入的机械能转变为电能反送给G；图2-33c 两电动势顺向串联，向电阻R 供电，G和M均输出功率，由于R 一般都很小，实际上形成短路，在工作中必须严防这类事故发生。
b、逆变产生的条件
用单相全波电路代替上述发电机，如图2-34a，M电动运行，全波电路工作在整流状态，a 在0~ /2间，Ud为正值，并且Ud >EM，才能输出Id，交流电网输出电功率，电动机则输入电功率。图2-34b表示在回馈制动时，由于晶闸管的单向导电性，Id方向不变，欲改变电能的输送方向，只能改变EM极性。为了防止两电动势顺向串联，Ud极性也必须反过来，即Ud应为负值，且|EM| > |Ud |，才能把电能从直流侧送到交流侧，实现逆变。
电能的流向与整流时相反，M输出电功率，电网吸收电功率。Ud可通过改变a 来进行调节，逆变状态时Ud为负值，逆变时a在π /2~π 间。由此而可知产生逆变的条件是：
? 有直流电动势，其极性和晶闸管导通方向一致，其值大于变流器直流侧平均电压；
? 晶闸管的控制角a >π/2，使Ud为负值。
半控桥或有续流二极管的电路，因其整流电压ud不能出现负值，也不允许直流侧出现负极性的电动势，故不能实现有源逆变。欲实现有源逆变，只能采用全控电路。
  
  图2-35 三相桥式整流电路工作于有源逆变状态时的电压
  更详细：整流电路课件教程
  （2）三相桥整流电路的有源逆变工作状态
逆变和整流的区别：控制角α不同
      0&lt;α<π/2时，电路工作在整流状态
     π/2< a < π时，电路工作在逆变状态
可沿用整流的办法来处理逆变时有关波形与参数计算等各项问题，把a >π /2时的控制角用β表示， β称为逆变角，而逆变角β和控制角a的计量方向相反，其大小自β =0的起始点向左方计量。三相桥式电路工作于有源逆变状态时的波形如图2-35所示。
有源逆变状态时各电量的计算：
Ud= -2.34U2cosα =-1.35U2Lcosα （2-39）
每个晶闸管导通2π /3，故流过晶闸管的电流有效值为（忽略直流电流id的脉动）
IT  =0.577Id （2-40）
从交流电源送到直流侧负载的有功功率为
Pd=R Id2+EMId （2-41）
逆变工作时，由于EM为负值，故Pd一般为负值，表示功率由直流电源输送到交流电源。
在三相桥式电路中，变压器二次侧线电流的有效值为
I2= IT=0.816 Id （2-42）
（3）逆变失败与最小逆变角的限制
逆变失败（逆变颠覆）是指逆变时，一旦换相失败，外接直流电源就会通过晶闸管电路短路，或使变流器的输出平均电压和直流电动势变成顺向串联，形成很大短路电流。
a、逆变失败的原因
? 触发电路工作不可靠，不能适时、准确地给各晶闸管分配脉冲，如脉冲丢失、脉冲延时等，致使晶闸管不能正常换相；
? 晶闸管发生故障，该断时不断，或该通时不通；
? 交流电源缺相或突然消失；
? 换相的裕量角不足，引起换相失败。
b、换相重叠角的影响
当β >γ 时，换相结束时，晶闸管能承受反压而关断。如果β<γ 时（从图2-36右下角的波形中可清楚地看到），该通的晶闸管（VT2）会关断，而应关断的晶闸管（VT1）不能关断，最终导致逆变失败。
c、确定最小逆变角βmin的依据
逆变时允许采用的最小逆变角β应等于
βmin=δ+γ+q′ （2-43）
δ—— 晶闸管的关断时间tq折合的电角度，tq大的可达200~300ms，折算到电角度约4°~5°
γ ——换相重叠角，随直流平均电流和换相电抗的增加而增大。